计算机发展概况

1834年,巴贝奇在研制差分机的工作中,看到了制造一种新的、在性能上大大超过差分机的计算机的可能性,他把这个未来的机器称为分析机。
巴贝奇写出了世界上第一部关于计算机程序设计的专著。巴贝奇是国际计算机界公认的、当之无愧的计算机之父。

1.第一代计算机:电子管数字计算机(1941—1957年)

阿塔纳索夫-贝瑞计算机(Atanasoff-Berry Computer,简称ABC)是法定的世界上第一台电子计算机,为美国爱荷华州立大学的约翰•文森特•阿塔纳索夫和他的研究生克利福特•贝瑞在1937年至1941年间开发。
举世闻名的埃尼阿克(ENIAC)(Electronic Numerical Integrator And Computer,简称电子数字积分计算机)于1946年2月14日诞生在美国宾西法尼亚大学。 使用电子管作为主要元件。软件方面采用机器语言、汇编语言。应用领域以军事和科学计算为主。
世闻名的埃尼阿克(ENIAC)(Electronic Numerical Integrator And Computer,简称电子数字积分计算机)于1946年2月14日诞生在美国宾西法尼亚大学。ENIAC采用电子管作为基本电子元件。ENIAC占地170平方米,重达30吨,耗电140千瓦。ENIAC每秒能进行5000次加法运算

 

2.第二代计算机:晶体管数字计算机(1957—1964年)

晶体管数字计算机的逻辑元件采用晶体管。软件方面出现了以批处理为主的操作系统、高级语言及其编译程序开始进入工业控制领域。

3.第三代计算机:集成电路数字计算机(1964—1971年)

集成电路数字计算机的逻辑元件采用中、小规模集成电路,。软件方面出现了分时操作系统以及结构化、规模化的程序设计方法。

4.第四代计算机:大规模和超大规模集成电路计算机(1971年至今)

大规模集成电路计算机的逻辑元件采用大规模和超大规模集成电路。软件方面出现了数据库管理系统、网络管理系统和面向对象语言等。1971年世界上第一台微处理器Intel4004在美国硅谷诞生,开创了微型计算机的新时代,应用领域从科学计算、事务管理、过程控制逐步走向日常生活。

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程序设计语言的发展历程

1.机器语言

最底层的计算机语言。用机器语言编写的程序,计算机硬件可以直接识别。在用机器语言编写的程序中,每一条机器指令都是“二进制”形式的指令代码。

2.汇编语言

为了便于理解与记忆,人们采用能“帮助记忆”的英文缩写符号(称为指令助记符)来代替机器语言指令代码中的操作码,用地址符号来代替地址码。“汇编语言与机器语言一般是一一对应的”,因此汇编语言也是与具体使用的计算机有关的。

3.高级语言

高级语言即就是算法语言,它不是面向机器的,而是面向问题的,不依赖于具体机器,具有良好的通用性。目前流行的C,C++,C#,JAVA,Python,Lisp,Prolog,FoxPro,VC,易语言等等都属于高级语言。


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计算机的主要特点

1.运算速度快

当今计算机系统的运算速度已达到每秒万亿次,微机也可达每秒亿次以上。超级计算机“天河一号”峰值速度4700万亿次每秒、持续速度2566万亿次每秒浮点运算。它运算1小时,相当于全国14亿人同时计算340年。

2.计算精确度高

计算机控制的导弹之所以能准确地击中预定的目标,是与计算机的精确计算分不开的。计算精度可由千分之几到百万分之几,是任何计算工具所望尘莫及的。

3.逻辑运算能力强

计算机能根据判断的结果自动执行下一条指令以供用户随时调用。

4.存储容量大

计算机内部的存储器具有记忆特性,不仅包括各类数据信息,还包括加工这些数据的程序。

5.自动化程度高

人们可以将预先编好的程序存入计算机内存,在程序控制下,计算机可以连续、自动地工作,不需要人为干预。

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计算机的分类

1.按照性能指标分类

按照1989年由IEEE美国电气和电子工程师协会提出的运算速度分类法,可将计算机分为巨型机、大型机、小型机、工作站和微型机。

巨型机:巨型机又称为超级计算机,高速度、大容量,主要应用于军事技术和科研领域。
大型机:大型机规模次于巨型机,有比较完善的指令系统和丰富的外部设备。主要应用于科研领域。
小型机:具有高可靠性、高可用性、高服务性,主要用于企业,多作为服务器。
工作站:工作站是高档微机,易于联网,配有大容量主存,大屏幕显示器,特别适合于CAD/CAM和办公自动化。
微型机:体积小、重量轻、价格低。台式机和笔记本电脑都是微型机。

2.按照用途分类

专用机:针对性强,特定服务,专门设计。
通用机:用于科学计算、数据处理、过程控制的各类问题。

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未来计算机

1.能识别自然语言的计算机

今后,人类将越来越多地同机器对话。键盘和鼠标的时代将渐渐结束。

2.高速超导计算机

高速超导计算机的耗电仅为半导体器件计算机的几千分之一。

3.激光计算机

激光计算机利用激光作为载体,又叫光脑。一块截面等于5分硬币大小的棱镜,其通过能力超过全球现有全部电缆的许多倍。

4.分子计算机

分子计算机正在酝酿。已研制出分子计算机中的逻辑门电路,线宽只有几个原子直径之和,运算速度是目前计算机的1000亿倍。

5.量子计算机

量子计算机可以在量子位上计算,也可以在0和1之间计算。在理论方面,量子计算机的性能能够超过任何可以想象的标准计算机。

6.DNA计算机

数学家、生物学家、化学家以及计算机专家正在合作研究制造未来的液体DNA电脑。体积小,但存储量却超过现在世界上所有的计算机。

7.神经元计算机

神经元计算机最有前途的应用领域是国防,它可以识别物体和目标,处理复杂的雷达信号,决定要击毁的目标。

8.生物计算机

生物计算机主要是以生物电子元件构建的计算机。它利用蛋白质有开关特性,用蛋白质分子作元件从而制成的生物芯片。

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